File:Four Limit Cycles in Two-Dimensional Polynomial Quadratic System.gif

Four_Limit_Cycles_in_Two-Dimensional_Polynomial_Quadratic_System.gif(800 × 564 pixels, file size: 151 KB, MIME type: image/gif, looped, 315 frames, 42 s)

Note: Due to technical limitations, thumbnails of high resolution GIF images such as this one will not be animated. The limit on Wikimedia Commons is width × height × number of frames ≤ 100 million.

Captions

Captions

Four Normal Size Limit Cycles in Two-Dimensional Polynomial Quadratic System

Summary edit

Description
English: A limit cycle is a closed trajectory in the phase space of a two-dimensional dynamical system, for which there is one or more other trajectories that approach the closed one as time tends to positive (or maybe negative) infinity. In fact, the motion corresponding to the limit cycle is established periodic oscillatory process. The well-known 16th Hilbert problem (its second part) is associated with limit cycles: for a system of two differential equations, the right side of which is polynomials in dynamic variables, it's necessary to calculate an upper bound for the number of different limit cycles in such system (the estimate may depend on the degree of the polynomials). This problem has not been solved still, even for second degree polynomials. There is an example[1] that shows that for a system with second degree polynomials, the number of different limit cycles can reach four. This example is remarkable because the limit cycles in it have a visible normal size.
The animation shows the limit cycles from this example, in addition, it demonstrates how one of these cycles is formed (trajectories inside and outside the cycle approach it as the initial conditions changing), and also shows a comparative view of the oscillations corresponding to different cycles[2]
Українська: Граничний цикл - це така замкнута траєкторія у фазовому просторі двомірної динамічної системи, для якої існує одна чи кілька інших траєкторій, які наближаються до замкнутої за часом, що прагне до позитивної (або можливо, негативної) нескінченності. Фактично рух, що відповідає граничному циклу, є періодичним коливальним процесом, який встановився. З граничними циклами пов'язана відома 16-та проблема Гільберта (її друга частина): для системи двох диференціальних рівнянь, права частина якої - це поліноми від динамічних змінних, потрібно вказати верхню оцінку кількості різних граничних циклів у такій системі (оцінка може залежати від ступіня поліномів). Ця проблема не вирішена дотепер, навіть для поліномів другого ступеня. Існує приклад[1], який показує, що для системи з поліномами другого ступеня кількість різних граничних циклів може сягати чотирьох. Цей приклад цікавий тим, що граничні цикли у ньому мають нормальний розмір, помітний для ока.
Анімація зображує граничні цикли цього прикладу, крім того, в ній показано, як формується один із цих циклів (траєкторії зсередини та зовні циклу наближаються до нього при зближенні початкових умов), також показаний порівняльний вигляд коливань, що відповідають різним циклам[2]

References

  1. a b Visualization of Four Normal Size Limit Cycles in Two-Dimensional Polynomial Quadratic System, [1]
  2. a b Software for dynamical systems exploring, https://odestudy.wixsite.com/derek
Date
Source Own work
Author Belch84

Licensing edit

I, the copyright holder of this work, hereby publish it under the following license:
w:en:Creative Commons
attribution
This file is licensed under the Creative Commons Attribution 4.0 International license.
You are free:
  • to share – to copy, distribute and transmit the work
  • to remix – to adapt the work
Under the following conditions:
  • attribution – You must give appropriate credit, provide a link to the license, and indicate if changes were made. You may do so in any reasonable manner, but not in any way that suggests the licensor endorses you or your use.
This image was uploaded as part of Science Photo Competition 2023 in Ukraine.

File history

Click on a date/time to view the file as it appeared at that time.

Date/TimeThumbnailDimensionsUserComment
current07:47, 15 December 2023Thumbnail for version as of 07:47, 15 December 2023800 × 564 (151 KB)Belch84 (talk | contribs)Uploaded own work with UploadWizard

Metadata